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AR Categoria: Indentazione | Tenacità alla frattura
Microparticelle: Forza di compressione e microindentazione
MICROPARTICELLE
RESISTENZA ALLA COMPRESSIONE E MICROINDENTAZIONE
ATTRAVERSO L'ANALISI DEI SALI
Autore:
Jorge Ramirez
Revisionato da:
Jocelyn Esparza
INTRODUZIONE
La resistenza alla compressione è diventata fondamentale per le misure di controllo della qualità nello sviluppo e nel miglioramento delle microparticelle e dei microelementi (pilastri e sfere) nuovi ed esistenti. Le microparticelle hanno forme e dimensioni diverse e possono essere sviluppate a partire da ceramica, vetro, polimeri e metalli. Gli usi includono la somministrazione di farmaci, l'esaltazione del sapore degli alimenti, le formulazioni di calcestruzzo e molti altri. Il controllo delle proprietà meccaniche delle microparticelle o delle microcaratteristiche è fondamentale per il loro successo e richiede la capacità di caratterizzare quantitativamente la loro integrità meccanica.
IMPORTANZA DELLA PROFONDITÀ RISPETTO ALLA RESISTENZA ALLA COMPRESSIONE DEL CARICO
Gli strumenti standard per la misurazione della compressione non sono in grado di sopportare carichi ridotti e non riescono a fornire un'adeguata dati di profondità per le microparticelle. Utilizzando i dati di profondità per le microparticelle. MicroindentazioneLa resistenza alla compressione di nano o microparticelle (morbide o dure) può essere misurata con precisione e accuratezza.
OBIETTIVO DI MISURAZIONE
In questa nota applicativa misuriamo la resistenza alla compressione del sale con il Tester meccanico NANOVEA in modalità microindentazione.
NANOVEA
CB500
CONDIZIONI DI PROVA
forza massima
30 N
tasso di carico
60 N/min
tasso di scarico
60 N/min
tipo di penetratore
Punzone piatto
Acciaio | Diametro 1 mm
Curve carico/profondità
Risultati e discussione
Altezza, forza di rottura e resistenza per la particella 1 e la particella 2
Il cedimento delle particelle è stato determinato come il punto in cui la pendenza iniziale della curva forza/profondità ha iniziato a diminuire sensibilmente. Questo comportamento indica che il materiale ha raggiunto un punto di snervamento e non è più in grado di resistere alle forze di compressione applicate. Una volta superato il punto di snervamento, la profondità di penetrazione inizia ad aumentare esponenzialmente per tutta la durata del periodo di carico. Questi comportamenti possono essere osservati in Curve di carico in funzione della profondità per entrambi i campioni.
CONCLUSIONE
In conclusione, abbiamo mostrato come il NANOVEA Collaudatore meccanico in modalità di microindentazione è un ottimo strumento per testare la resistenza alla compressione delle microparticelle. Sebbene le particelle testate siano fatte dello stesso materiale, si sospetta che i diversi punti di rottura misurati in questo studio siano probabilmente dovuti a microcricche preesistenti nelle particelle e a dimensioni diverse delle stesse. Va notato che per i materiali fragili sono disponibili sensori di emissione acustica per misurare l'inizio della propagazione della cricca durante una prova.
Il NANOVEA Collaudatore meccanico offre risoluzioni di spostamento in profondità fino al livello sub nanometrico,
che lo rende un ottimo strumento per lo studio di microparticelle o elementi molto fragili. Per i materiali morbidi e fragili
materiali, con il nostro modulo di nano-indentazione è possibile ottenere carichi fino a 0,1 mN.
PARLIAMO ORA DELLA VOSTRA APPLICAZIONE
Migliorare le procedure di estrazione con la microindicazione
RICERCA SULLA MICROINDENTAZIONE E CONTROLLO DI QUALITÀ
La meccanica delle rocce è lo studio del comportamento meccanico delle masse rocciose e trova applicazione nei settori dell'estrazione mineraria, della perforazione, della produzione di giacimenti e delle costruzioni civili. La strumentazione avanzata, che consente di misurare con precisione le proprietà meccaniche, permette di migliorare i pezzi e le procedure in questi settori. Il successo delle procedure di controllo della qualità è garantito dalla comprensione della meccanica delle rocce a livello microscopico.
Microindentazione è uno strumento fondamentale utilizzato per gli studi relativi alla meccanica delle rocce. Queste tecniche fanno progredire le tecniche di scavo, fornendo un'ulteriore comprensione delle proprietà della massa rocciosa. La microindentazione viene utilizzata per migliorare le teste di perforazione e quindi le procedure di estrazione. La microindentazione è stata utilizzata per studiare la formazione di gesso e polvere dai minerali. Gli studi di microindentazione possono includere durezza, modulo di Young, creep, stress-strain, tenacità alla frattura e compressione con un unico strumento.
OBIETTIVO DI MISURAZIONE
In questa applicazione la Nanovea tester meccanico misura la durezza Vickers (Hv), il modulo di Young e la resistenza alla frattura di un campione di roccia minerale. La roccia è costituita da biotite, feldspato e quarzo che formano il composito standard del granito. Ciascuno viene testato separatamente.
RISULTATI E DISCUSSIONE
Questa sezione comprende una tabella riassuntiva che confronta i principali risultati numerici per i diversi campioni, seguita dall'elenco completo dei risultati, che include ogni indentazione eseguita, accompagnata dalle micrografie dell'indentazione, quando disponibili. Questi risultati completi presentano i valori misurati di durezza e modulo di Young e la profondità di penetrazione (Δd) con le loro medie e deviazioni standard. Si deve considerare che una grande variazione nei risultati può verificarsi nel caso in cui la rugosità della superficie sia nella stessa gamma di dimensioni dell'indentazione.
Tabella riassuntiva dei principali risultati numerici per la durezza e la tenacità alla frattura
CONCLUSIONE
Il tester meccanico Nanovea ha dimostrato riproducibilità e precisione dei risultati di indentazione sulla superficie dura delle rocce minerali. La durezza e il modulo di Young di ciascun materiale che compone il granito sono stati misurati direttamente dalle curve di profondità rispetto al carico. La superficie ruvida ha comportato l'esecuzione di prove con carichi più elevati che potrebbero aver causato microfessurazioni. Le microfessurazioni spiegherebbero alcune delle variazioni osservate nelle misurazioni. Le fessure non erano percepibili attraverso l'osservazione al microscopio standard a causa della superficie ruvida del campione. Pertanto, non è possibile calcolare i numeri tradizionali di tenacità alla frattura, che richiedono la misurazione della lunghezza delle cricche. Invece, abbiamo usato il sistema per rilevare l'inizio delle cricche attraverso le dislocazioni nelle curve di profondità rispetto al carico, aumentando i carichi.
I carichi soglia di frattura sono stati riportati ai carichi in cui si sono verificati i cedimenti. A differenza dei test tradizionali di tenacità alla frattura, che misurano semplicemente la lunghezza della cricca, si ottiene un carico al quale inizia la soglia di frattura. Inoltre, l'ambiente controllato e strettamente monitorato consente di misurare la durezza come valore quantitativo per confrontare una varietà di campioni.
PARLIAMO ORA DELLA VOSTRA APPLICAZIONE
Resistenza ai graffi delle protezioni dello schermo del cellulare
Resistenza ai graffi delle protezioni dello schermo del cellulare
Per saperne di più
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Importanza di testare le protezioni per lo schermo
Sebbene gli schermi dei telefoni siano progettati per resistere a frantumi e graffi, sono comunque suscettibili di danni. L'uso quotidiano del telefono ne provoca l'usura, ad esempio l'accumulo di graffi e crepe. Poiché la riparazione di questi schermi può essere costosa, le protezioni per lo schermo sono un articolo economico per la prevenzione dei danni, comunemente acquistato e utilizzato per aumentare la durata dello schermo.
Utilizzando il modulo Macro del tester meccanico Nanovea PB1000 in combinazione con il sensore di emissioni acustiche (AE), possiamo identificare chiaramente i carichi critici ai quali le protezioni per schermi mostrano cedimenti dovuti a graffi1 per creare uno studio comparativo tra due tipi di protezioni per schermi.
Due tipi comuni di materiali per la protezione dello schermo sono il TPU (poliuretano termoplastico) e il vetro temperato. Tra i due, il vetro temperato è considerato il migliore in quanto offre una migliore protezione dagli urti e dai graffi. Tuttavia, è anche il più costoso. Le protezioni per schermo in TPU, invece, sono meno costose e rappresentano una scelta popolare per i consumatori che preferiscono le protezioni per schermo in plastica. Poiché le protezioni per schermi sono progettate per assorbire graffi e urti e sono solitamente realizzate in materiali con proprietà fragili, i test controllati sui graffi abbinati al rilevamento AE in situ sono una configurazione di test ottimale per determinare i carichi ai quali si verificano i cedimenti coesivi (ad esempio, cricche, scheggiature e fratture) e/o i cedimenti adesivi (ad esempio, delaminazione e spallazione).
Obiettivo di misurazione
In questo studio sono stati eseguiti tre test di graffiatura su due diversi screen protector commerciali utilizzando il modulo Macro del tester meccanico PB1000 di Nanovea. Utilizzando un sensore di emissioni acustiche e un microscopio ottico, sono stati identificati i carichi critici ai quali ogni pellicola protettiva ha mostrato dei cedimenti.
Procedura di test e procedure
Il tester meccanico Nanovea PB1000 è stato utilizzato per testare due protezioni dello schermo applicate allo schermo di un telefono e fissate a un tavolo con sensore di attrito. I parametri di prova per tutti i graffi sono riportati nella Tabella 1.
Risultati e discussione
Poiché le protezioni per lo schermo erano realizzate con materiali diversi, ciascuna di esse ha mostrato diversi tipi di guasti. Per la protezione dello schermo in TPU è stato osservato un solo guasto critico, mentre per la protezione dello schermo in vetro temperato se ne sono verificati due. I risultati per ciascun campione sono riportati nella Tabella 2. Il carico critico #1 è definito come il carico al quale le protezioni dello schermo hanno iniziato a mostrare segni di rottura coesiva al microscopio. Il carico critico #2 è definito dal primo cambiamento di picco osservato nei dati del grafico delle emissioni acustiche.
Per la protezione dello schermo in TPU, il carico critico #2 è correlato alla posizione del graffio in cui la protezione ha iniziato a staccarsi visibilmente dallo schermo del telefono. Una volta superato il carico critico #2, è apparso un graffio sulla superficie dello schermo del telefono per il resto dei test di graffiatura. Per la protezione dello schermo in vetro temperato, il carico critico #1 è correlato alla posizione in cui hanno iniziato a comparire le fratture radiali. Il carico critico #2 si verifica verso la fine del graffio a carichi più elevati. L'emissione acustica è di entità maggiore rispetto alla protezione dello schermo in TPU, tuttavia non si sono verificati danni allo schermo del telefono. In entrambi i casi, il carico critico #2 corrisponde a un'ampia variazione di profondità, che indica che il penetratore ha perforato la protezione dello schermo.
Conclusione
In questo studio mostriamo la capacità del tester meccanico Nanovea PB1000 di eseguire test di graffiatura controllati e ripetibili e di utilizzare contemporaneamente il rilevamento delle emissioni acustiche per identificare con precisione i carichi ai quali si verificano i cedimenti adesivi e coesivi nelle protezioni dello schermo in TPU e vetro temperato. I dati sperimentali presentati in questo documento supportano l'ipotesi iniziale che il vetro temperato sia il migliore per la prevenzione dei graffi sugli schermi dei telefoni.
Il tester meccanico Nanovea offre funzionalità di misurazione di indentazione, graffi e usura accurate e ripetibili utilizzando moduli Nano e Micro conformi a ISO e ASTM. IL Collaudatore meccanico è un sistema completo, che lo rende la soluzione ideale per determinare l'intera gamma di proprietà meccaniche di rivestimenti, pellicole e substrati sottili o spessi, morbidi o duri.
PARLIAMO ORA DELLA VOSTRA APPLICAZIONE
Test di piegatura a 3 punti mediante microindentazione
In questa applicazione, il sistema Nanovea Collaudatore meccanico, In Microindentazione viene utilizzata per misurare la resistenza alla flessione (utilizzando la piegatura a 3 punti) di campioni di barre di varie dimensioni (pasta) per mostrare una gamma di dati. Sono stati scelti 2 diametri diversi per dimostrare le caratteristiche elastiche e di fragilità. Utilizzando un penetratore a punta piatta per applicare un carico puntiforme, si determina la rigidità (modulo di Young) e si identificano i carichi critici a cui il campione si frattura.
